科创中国
系留式无人机关键技术提升与应用拓展需求
发布时间:
2025-05-30
截止日期:2025-12-31
价格 双方协商
地区： 北京市 市辖区 海淀区
需求方： 北京***公司
行业领域
低空经济
需求背景
在当今科技高速发展的时代，系留式无人机凭借其独特优势，在诸多领域得到广泛应用。在应急通信领域，当发生地震、洪水等自然灾害导致地面通信基站受损时，系留式无人机搭载通信设备升空，能够快速构建临时通信网络，保障救援指挥的通信畅通。在应急照明方面，可为重点区域提供夜间应急照明。在安防监控方面，可对重点区域进行长时间定点监控，提升区域安全防范能力。随着各行业对系留式无人机应用的深入，对其性能和功能提出了更高要求。
需解决的主要技术难题
（一）高效供电与能源管理技术 高压供电系统优化：从地面向空中的系留式无人机供电，需经过一定输电距离。现有的高压供电方式虽可减小输送电流、降低电源损耗并减轻电缆重量，但仍存在不足。例如，输电电压直接匹配高压电机成本较高；采用降压开关电源配合多旋翼现有低压电机驱动，又面临开关电源功重比要求和大功率高压控制器件的制约。需研发更高效、成本更低且功重比更优的高压供电解决方案。 能源管理与备用电源协同：系留式无人机在飞行过程中，需合理管理地面供电与机载备用电池的能源分配。当遇到突发情况如地面供电短暂中断时，备用电池要能迅速无缝切换，保障无人机持续稳定飞行。目前备用电池与地面供电系统的协同控制策略不够完善，易出现切换时的供电波动，影响无人机飞行安全。
（二）复杂环境下的飞行控制技术 系缆影响的精准补偿：系留式无人机的系缆不仅传输动力电源和光电信号，还会对无人机飞行产生显著影响。在各种风场条件下，系缆随风摆动，会使无人机平台失去控制。在强风场中，系缆运动规律复杂，现有飞控系统难以对其影响进行精准补偿。 多传感器融合与智能决策：为适应复杂多变的飞行环境，系留式无人机需融合多种传感器数据，如 GPS、陀螺仪、加速度计、气压计以及视觉传感器等。然而，目前多传感器数据融合算法不够成熟，数据融合精度不高，导致无人机在定位、姿态控制等方面存在误差。同时，缺乏基于融合数据的智能决策机制，无法根据实时环境变化快速做出最优飞行控制决策。
（三）系留系缆与信号传输技术 系缆轻量化与高强度设计：系缆作为动力与信号传输的关键部件，需在保证传输性能的同时，实现轻量化与高强度。现有的系缆在满足传输要求时，往往重量较大，增加了无人机的负载，影响飞行性能。而且在长时间使用过程中，系缆容易出现磨损、断裂等问题，降低了系统的可靠性。需要研发新型材料和结构设计，提高系缆的性能。 信号稳定传输与抗干扰：系缆中的光纤用于传输平台载电子设备的光电信号，但在实际应用中，易受到电磁干扰、环境因素等影响，导致信号传输不稳定、出现丢包、延迟等问题。特别是在电磁环境复杂的区域，如城市中心、变电站附近等，信号传输质量难以保障，影响无人机与地面设备之间的通信和控制。
期望实现的主要技术目标
（一）供电与续航性能目标 实现高效供电转换：研发的高压供电系统能够将地面电源高效转换为适合无人机及任务载荷使用的电源，供电转换效率达到 95% 以上，降低能源损耗。 延长续航时间：在稳定供电条件下，系留式无人机能够实现连续 7×24 小时不间断飞行，满足长时间作业场景需求。同时，备用电池在切换供电时，供电中断时间控制在 10 毫秒以内，确保飞行安全。
（二）飞行控制与稳定性目标 精准补偿系缆影响：飞控系统能够精准识别系缆在不同风场条件下对无人机飞行的影响，并通过优化控制算法，对其进行有效补偿，使无人机在阵风 8 级的环境中，飞行位置偏差控制在 ±0.5 米以内，姿态偏差控制在 ±2° 以内。 提高多传感器融合精度：通过改进多传感器融合算法，实现对 GPS、陀螺仪等多种传感器数据的高精度融合，融合后的数据定位精度达到 ±0.1 米，姿态测量精度达到 ±0.5°。同时，构建智能决策系统，能够根据融合数据和实时环境变化，在 100 毫秒内做出最优飞行控制决策。
（三）系留系缆与信号传输目标 优化系缆性能：研发的新型系缆重量相较于现有系缆减轻 30% 以上，同时具备更高的强度，抗拉强度提高 50%，使用寿命延长 1 倍以上。 保障信号稳定传输：系缆中的信号传输系统能够有效抵抗电磁干扰和环境因素影响，在复杂电磁环境下，信号传输丢包率低于 0.1%，延迟控制在 50 毫秒以内，确保无人机与地面设备之间通信和控制指令的及时、准确传输。
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